Пример программы на scala

Сегодня многие приложения пишутся с учётом концепции ООП и используют императивный код. Но несмотря на широкую популярность ООП в современной разработке, такой подход имеет ряд недостатков: 1. В большинстве высокоуровневых языков обработка ошибок реализована посредством механизма исключений.

Сама идея прерывания выполнения при некорректном состоянии хороша, но реализация в виде выброса исключения с последующим его перехватом в другом месте требует от команды разработчиков железной дисциплины, иначе простая линейная вычислительная цепочка превратится в древообразную или даже в запутанный граф. А вот в функциональной парадигме предоставляются абстракции для прозрачной и простой обработки ошибок.

2. Императивный код хорош для описания последовательных вычислений, но сегодня большинство приложений асинхронны и многопоточны, поэтому уследить за всем сложно. Вспоминаем ситуацию, когда 2 потока пытаются изменить одно и то же значение либо первый поток ждёт второй поток, когда второй, в свою очередь, первый. 3. Отсутствует математически строгая, аксиоматизированная и пригодная к повседневному использованию теория, описывающая систему типов и паттерны проектирования. Да, сами паттерны проектирования являются неплохим шагом в сторону стандартизации способов проектирования, но их по большему счёту можно скорее назвать сборником указаний и советов, нежели строгой теории. А комбинируя паттерны, вы не сможете со 100%-ной уверенностью сказать, что в итоге получится.

СИЛА Функционального Программирования / Всё о Scala / Интервью со Scala Developer Олегом Нижниковым

А что насчёт функционального подхода?

В функциональном программировании подошли с другой стороны. К примеру, отказались от возможности менять переменные настолько, насколько это возможно.

Функция с точки зрения информатики — не равна функции с точки зрения математики.Та же функция датчика случайных чисел не является математической функцией, ведь она не принимает параметров, в результате чего с точки зрения математики она должна быть константой, но каждый раз такая функция выдаёт разный результат, чего в математике не бывает. Если же запретить переменным меняться (уничтожить глобальное изменяемое состояние), функции станут действительно математическими, поэтому можно будет построить строгую математическую теорию. Как раз такая теория и была построена и сегодня она называется λ-исчислениями. Такая теория описывает типы и полиморфизм.

Математики-топологи создали довольно абстрактную теория категорий, которую они применили для сокращения доказательств. Постепенно теория категорий нашла применение во многих отраслях математики. Информатики выяснили, что такая теория подходит при описании операций с реальными данными, которые не всегда бывают корректны. К примеру, понятие монады можно использовать при описании вычислений, способных привести к ошибке.

Сами монады бывают 2-х видов. Первый — «чистая» монада, представляющая корректные данные. Второй— некорректная монада, необходимая для представления некорректных данных. Над этими 2-мя типами данных определены следующие операции: 1. pure — функция для создания «чистой» монады.

1. Обзор языка Scala (Уроки программирования на Scala)

2. flatMap — использование преобразования, которое порой приводит к некорректному результату. Допустим, операция деления целых чисел корректно обрабатывает все данные за исключением деления на 0. В таком случае создаётся некорректная монада и её не изменит применение к ней операции flatMap. 3. map — применение к данным операции, которая не способна вызвать исключений по своей природе, допустим, операции сложения.

Следует отметить, что функциональное программирование находится посередине между низкоуровневыми операциями и высокими уровнями абстракции, такими как уровень приложений либо сервисов. Как раз с учётом данных обстоятельств и создали объектно-функциональный стиль, который позволяет применять императивный код для низкоуровневых функций, чистый функциональный код в середине приложения и, соответственно, паттерны проектирования и другие ООП-технологии на самом высоком уровне абстракции. Из этого следует, что функциональный подход лучше использовать не для создания замкнутых систем, а в большей степени для описания бизнес-логики и создания слоёв приложений. И именно в этом ключе функциональное программирование используется сегодня — оно построено внутри объектных абстракций над низкоуровневым императивным кодом.

Чтобы показать, зачем нужна та либо другая функциональная конструкция, начнём с небольшого введения в мультипарадигменный язык программирования, имеющий мощную поддержку функционального подхода — Scala.

Статья, которую вы сейчас читаете, выйдет в двух частях и опишет фундаментальные языковые конструкции, а также некоторые средства сокращения кода.

Переходим к Scala

Первая версия Scala вышла в 2004 г. на платформе Java. Нынешняя версия языка имеет версии для JavaScript (Scala-js) и LLVM (Scala Native).

Поначалу, многие реализованные решения были созданы с целью устранить такие недостатки Java, как отсутствие синтаксического сахара и слабая типобезопасность. При этом новый язык сохранил возможность почти бесшовной интеграции с Java, то есть вы сможете использовать Java-библиотеки без ущерба для производительности.

Крупные корпорации оценили язык по достоинству: Scala активно применяется в LinkedIn, Netflix, Twitter, Sony и пр.

Устанавливаем IDE и SBT

Для использования Scala под платформу Java, потребуются установленные JRE и JDK. При этом для знакомства с языком целесообразно применять IntelliJ IDEA CommunityEdition со спецплагином ScalaPlugin (он доступен при установке). Также пригодится система построения проектов SBT (есть под разные операционные системы и скачивается при создании проекта).

Далее в статье последуют примеры, для запуска которых вполне подойдёт online-компилятор Scalastie.

Итак, чтобы создать первый проект, делаем следующее:

new project → scala → sbt

Далее в меню создания проекта выбираем версию SBT и Scala. После того, как вы нажмёте кнопку создания проекта, IDEA отдаст соответствующее указание о создании SBT-проекта (об этом свидетельствует надпись dump project structurefrom SBT), в результате чего структура папок появится не сразу — имейте это в виду.

После формирования проекта вы сможете увидеть приблизительно следующую структуру папок:

Естественно, наибольший интерес представляет папка src, а также её подпапки, плюс файл build.sbt. Этот файл описывает структуру проекта и применяется для определения модулей и подмодулей, управления версиями библиотек и зависимостями. Сюда же дописываются импорты сторонних библиотек.

Итак, в папке main/scala создаём newscalaclass и выбираем там object. Его имя должно совпадать с именем файла, где он расположен, в обратном случае возможны ошибки. Создав object, увидите:

object HelloWorld >

Следующим шагом создаём в теле object точку входа в программу — метод main() (в языке программирования Scala методы объявляются ключевым словом def). Как только начнёте набирать defmain, автодополнение IDEA предложит сгенерировать метод. Итоговый код будет следующим:

object HelloWorld def main(args: Array[String]): Unit = > >

Если параметры командной строки args не нужны, код можно сократить:

object HelloWorld def main: Unit = > >

Тут есть ряд особенностей: — в списке параметров сначала идут имена этих параметров, а потом типы параметров после двоеточия; — тип возвращаемого значения указывают через двоеточие после списка параметров (в языке программирования Scala все функции всегда возвращают значение, но если надобности в этом нет, применяется тип Unit — аналог ключевого слова void, который указывает на отсутствие какого-нибудь возвращаемого значения).

После добавления строчки println(«Helloworld») , вы можете запустить программу (нажмите зелёный треугольник напротив main). В консоли появится классическая строка «Hello world».

object HelloWorld extends App println(«Hello world») >

Если вы любите писать код в чистых текстовых редакторах, то в этом случае всё же не стоит пренебрегать IDEA. Дело в том, что в Scala есть много хитрых конструкций, а у IDEA — большое количество весьма полезных языко-специфических функций. Благодаря этому, среда разработки убережёт вас от ряда глупых ошибок в процессе написания кода.

Переменные в Scala

В Scala есть два типа переменных — val и var.

Val является неизменяемой переменной, которой вы можете присвоить значение лишь при инициализации. А вот как выглядит синтаксис введения постоянной:

val valueName: TypeName = value

Как и у параметров функции, сначала располагается имя постоянной, а после двоеточия — имя типа. В языке есть довольно продвинутая система типов, поэтому во многих случаях вы сможете опускать имя типа, а компилятор выведет его автоматически (IDEA это тоже умеет, достаточно поставить курсор на имя переменной и нажатьCtrl+Q).

Чтобы объявить переменную, используйте ключевое слово var:

var valueName: TypeName = value

Как и в случае с постоянной, тип во многих случаях можно опускать. Что касается переменных, то их можно объединять в кортежи, используя удобный синтаксис запаковки в кортеж:

val tuple: (Type1, Type2, . , TypeN) = (val1, val2, … , valN )

Распаковка из кортежа:

val (val1: Type1, … valN: TypeN) = tuple

Кстати, типы тоже можете опускать, сокращая код:

val tuple = (val1, val2, … , valN ) val (val1, … val2) = tuple

Методы в Scala

Чтобы определить методы, используем ключевое слово def. Синтаксис следующий:

def methodName (parameter1: Type1, parameter2: Type2, … , parameterN: TypeN): returnType = // method body >

Обратите внимание, что в определении нет слова return. Дело в том, что последнее значение в функции является возвращаемым. Аналогично и с оператором if: вопреки логике,которая принята в императивных языках, оператор if (condition) value_if_true else value_if_false имеет возвращаемое значение с типом, общим над value_if_true/value_if_false и значение, в зависимости от условия равное value_if_true/value_if_false.

Есть в функциях и синтаксический сахар. К примеру, если функция параметров не принимает, скобки можно не писать. Также можно не указывать тип возвращаемого значения. Как и в случаях с переменными, тип будет выведен (в среде разработки IDEA данный тип напечатается фантомным текстом). Очередная «сахарная» особенность заключается в том, что когда тело метода является коротким и содержит всего одну инструкцию, фигурных скобок можно не писать. Вот корректный код:

def five = 5

Следует отметить, что функция может быть значением, при этом она будет иметь функциональный тип, записываемый как SourceType =>ResultType.

Допустим, функция, увеличивающая число на 1 (здесь num + 1 — возвращаемое значение, а Int —тип):

def inc (num: Int) = num +1

будет иметь тип Int =>Int.

В этом случае мы сможем ввести постоянные, а их значениями станут наши функции:

val incFunc: Int=>Int = inc

Какова разница между val и def? Она заключается в том, что val вычисляется однажды и потом применяется при каждом упоминании, а значение типа def при упоминании вычисляется каждый раз. Это можно проверить следующим кодом:

val valrand = Random.nextInt() def defrand = Random.nextInt() println(valrand) println(valrand) println(defrand) println(defrand)

В нашем случае первые 2 строчки вывода будут совпадать, а вторые 2 будут различаться.

Когда же у функции входных параметров много, тип запишется следующим образом:

(Type1, Type2, … TypeN) =>ResultType

Давайте посмотрим на функцию сложения 2-х чисел:

def add(a: Int, b: Int) = a+b

Она будет иметь тип: (Int, Int) =>Int.

Когда же нам потребуется вернуть несколько значений из функции, можно воспользоваться распаковкой и упаковкой в кортеж.

Есть для функций и синтаксический сахар, позволяющий создавать функцию без ввода для неё отдельного метода:

(argument_list) =>value

При этом value вполне себе может быть блоком, где можно вводить дополнительные переменные, совершая некоторые действия:

val sum: (Int, Int) => Int = (a,b) => a+b val f2: Int => Int = a => val v1 = Random.nextInt() val v2 = v1 % 10 -5 a — v2 >

Так как для функций есть тип, имеется возможность создания функции от функций, т. е. функции высшего порядка — здесь достаточно лишь дописать параметру функциональный тип. Например, мы можем написать функцию, которая к 2-м числам применяет заданное преобразование:

def transform (a: Int, b: Int, f: (int, Int) => Int): Int = f(a,b)

Существует ещё одна особенность, связанная с функциями: она заключается в наличии двух семантик передачи параметров: call by name и call by value. Последняя семантика используется по умолчанию: сначала вычисляется значение, а потом оно передаётся в функцию. Что касается Call by name, то тут, напротив, значение сначала передаётся в функцию, а потом вычисляется в каждом месте его упоминания. Если надо указать эту семантику, следует перед типом поставить знак =>:

var i =0 def inc = i += 1 i > def callByValueDemonstration (num: Int) = println(num) println(num) println(num) > def callByNameDemonstration (num: =>Int) = println(num) println(num) println(num) > callByValueDemonstration(inc) callByNameDemonstration(inc)

В итоге вы должны получить вывод следующего содержания: 1 1 1 2 3 4. Это значит, что если вы желаете передать в функцию генератор случайных чисел, следует задействовать семантику callByName.

Вместо заключения

Это вводная часть статьи про функциональное программирование на Scala. В ней мы ознакомились с основами Scala: рассмотрели окружение, особенности ввода переменных и функций, а также 2 вида семантики методов — callByName и callByValue.

В следующий раз поговорим про объектную модель Scala и особенности, касающиеся синтаксического сахара.

Источник: otus.ru

Scala. Введение

Не так давно я заинтересовался одним из многочисленных ныне языков под JVM — Scala. Причин тому много, основная — всё нарастающее со временем чувство неудобства при работе с cpp-подобными языками. Взгляд мой попеременно падал на Ruby, Groovy, Python, но все они оставляли впечатление инструментов, не совсем подходящих для моего обычного круга рабочих задач (Python-таки хорош, но у нетипизированных языков есть свои ограничения). Scala же, напротив, показалась вполне годным языком. Так как поиск по хабру никаких статей о ней не выловил (было несколько, но мягко говоря не вводных), я решил написать маленький обзор и поделиться им с массами.

Немного философии языка в вольном изложении

Какие основные цели преследовали создатели языка? Согласно моим мироощущениям они такие:
Во-первых, совместимость. Среди своих задач разработчики ставили поддержание совместимости с Java-языком и тысячами примеров говнокода разработок на ней для решения самых разнообразных задач.
Во-вторых, интенсивное насыщение языка функциональными фичами, которые, в основном, (но далеко не полностью) составляют его отличия от Java.
В-третьих, облегчение нашего с вами труда. Действительно, компилятор Scala понимает программиста с полуслова, писать код специально, чтобы втолковывать ему, что я не верблюд, мне не довелось пока.
В-четвёртых, поддержка и стимулирование написания модульных, слабосвязанных программных компонентов в сочетании с широкими возможностями адаптации уже существующих. Цели не то, чтобы совсем противоположные, но порождающие известные трудности для одновременного достижения. Что ж, посмотрим что получится.
В-пятых, это поддержка параллелизма. К сожалению у меня руки и голова до этой области не дошли (надеюсь пока), но акцент на этом моменте делается постоянно на всех ресурсах по языку.

Для экспериментов с языком достаточно поставить соответствующий плагин на любимую IDE отсюда.

Итак, давайте посмотрим на сам язык…

Общие идеи языка, примеры синтаксиса

Самое, пожалуй, важное, — это «унифицированная модель объектов». Этот термин расшифровывается авторами так: «каждое значение — объект, каждая операция — вызов метода». Это, конечно, не «всё — объект», но сущностей в сравнении с Java убыло, а чем меньше сущностей — тем легче жизнь 🙂 В прикладном плане это означает, что числа и символы сделались неизменяемым объектами, обитающими в общей куче, все операции приобретают ссылочную семантику. Например, код 5 + 5 вполне валиден, и породит новый объект в куче, который оперативненько оприходует сборщик мусора (на самом деле, я тихо надеюсь, что компилятор поймёт глубину замысла и порождать он ничего не будет 🙂 ).

После столь возвышенного введения можно глянуть на решение классической задачи:

object Main def main(args:Array[ String ]) :Unit = print( «Hello, » + args(0) + «!» )
>
>

• Можно объявлять отдельные объекты. Ничего необычного в этом нет, подобная возможность имеется, например в Groovy. Ведут себя такие объекты так же как написанные на Java реализации шаблона Singelton.
• Объявление фукции выглядит непривычно, но вполне читабельно: [ключевое слово def] [имя]([список параметров]):[возвращаемый тип] = [блок кода].
• В качестве типа, не несущего информационной нагрузки, выступает тип Unit. Он вполне аналогичен void в C-подобных языках.
• Объявление параметра функции (а на самом деле и локальной переменной тоже) выглядит как [имя]:[тип].
• Для параметризации типа используется не привычные нам <> , а казалось бы, навсегда закреплённые за масивами [] .
• Для обращения к элементам массива(экое непотребство) используются () .
• Имеется какие-то встроенные функции, доступные в коде по умолчанию без всяких дополнительных импортов.

println( ( «Hello, » + args(0) + «!» ).toUpperCase )
println( «Hello, » + args(0) + «!» toUpperCase )

Как из него следует, использование оператора . совершенно не необходимо. Синтаксис языка вполне допускает использование вместо него пробела (также аргументы метода можно писать без скобок и запятых сразу после имени метода). И как мы видим, это оказывается вполне полезно: в первой строке высокоприоритетный оператор . заставляет нас писать ненужные, засоряющие код скобки, во второй получается более краткая и наглядная форма записи.

В качестве подспорья разработчику Scala поддерживает также интерактивный режим. То есть, можно запустить интерпретатор и по одной вводить комманды. Интерпретатор, встроенный в IDE, как-то нерегулярно работает, его отдельный вариант есть в репозитариях Убунты, думаю у остальных дистрибутивов тоже всё хорошо, счастливым обладателям Windows как всегда придётся помучаться 🙂 Интерпретатор запускается самым необычным способом:
$ scala
Welcome to Scala version 2.7.3final (Java HotSpot(TM) Server VM, Java 1.6.0_16).
Type in expressions to have them evaluated.
Type :help for more information.
scala>

Совсем маленький пример:
scala> 1 to 10
res0: Range.Inclusive = Range(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)

Тут мы видим пример вызова метода с параметром. Если кто не догадался, у объекта класса Int 1 вызывается метод to с параметром того же типа 10, результат — диапазон значений.

Попробуем-ка мы теперь написать ещё одну функцию. Пусть она нам считает сумму чисел в заданном диапазоне, итак:
scala> def sum(a: Int, b: Int): Int = | var result = 0
| for (i | result
| >
sum: (Int,Int)Int

• При помощи ключевого слова var мы можем объявлять локальные переменные
• Результатом вычисления блока является последнее выражение в нём
• В нашем распоряжении имеется цикл for, который может выполнять вычисления для значений в заданном диапазоне (на самом деле для объектов в любом объекте — контейнере)

Операции над функциями

Что же мы такого можем с ними тут делать? Да что угодно =) Функции являются полноценными объектами программы. Их можно хранить как свойства объектов, передавать как параметры и возвращаемые значения и собственно создавать во время выполнения. Данные свойства позволяют строить так называемые функции высокого порядка, оперирующие себе подобными.

Для иллюстрации рассмотрим ставший классическим пример вычисления суммы:
scala> def sum(f: Int => Int, a: Int, b: Int): Int =
| if (a > b) 0 else f(a) + sum(f, a + 1, b) sum: ((Int) => Int,Int,Int)Int

В данном примере определяется функция sum, представляющая знакомый, надеюсь, всем оператор суммы. Параметры имеют следующий смысл:
f — функция преобразования целого числа из пределов суммирования в элемент суммы. Обратите внимание на объявление типа параметра: знак => означает, что параметр — функция, типы принимаемых значений перечисляются слева от него в круглых скобках (если параметр один, как в данном примере, их допустимо опустить), тип возвращаемого результата справа.
Работает она тривиально: вычисляет значение функции в нижней границе диапазона и складывает его с результатом вычисления себя самой в диапазоне на 1 меньшем.
Также в этом примере видна ещё одна особенность языка — if является выражением, имеющим значение (кстати, использованный ранее for — тоже выражение, его результат типа Unit ). Если условие истина, то его результат первый вариант, иначе — второй.
a и b — пределы суммирования.

Ещё пара функций id и square , они равны своему параметру и его квадрату соответственно.
scala> def id(x: Int): Int = x
id: (Int)Int
scala> def square(x: Int): Int = x * x
square: (Int)Int

Тут надо сделать ещё одно лирическое отступление: функции в Scala имеют декларативный стиль объявления. Они описывают не как получить результат, а чему он равен. Но если требуется организовать последовательные вычисления в теле функции, нет проблем — у нас есть блоки.

Теперь можно воспользоваться тем, что мы написали ранее.
scala> sum(id, 1, 5)
res1: Int = 15
scala> sum(square, 1, 5)
res2: Int = 55

Здесь происходит кульминация этой части — мы берём и передаём функцию в другую функцию. Никаких интерфейсов, анонимных классов, делегатов: вот оно — маленькое счастье.

Я здесь намеренно не стал приводить примеры вложенных и анонимных функций, карринга. Всё это Scala умеет, но всё нельзя включить в небольшой обзор. Думаю приведёный пример достаточен для понимания важности и, главное, — удобства функций высокого порядка как инструмента программирования. Напоследок могу посоветовать почитать эту главу замечательной книги по программированию.

Особенности классов

Давайте опишем несложный класс. Пусть это будет комлексное число. Создадим следующий код:

class Complex(r: Double, i: Double) def real = r
def image = i
def magnitude = Math .sqrt(r*r + i*i)
def angle = Math .atan2(i, r)

def + (that: Complex) = new Complex( this .real + that.real, this .image + that.image)

override def toString = real+ » + i*» +image+ » | » +magnitude+ «*e^(i*» +angle+ «))»
>

object Main def main(args:Array[ String ]) :Unit = val first = new Complex(1, 5)
val second = new Complex(2, 4)
val sum = first + second
println(first)
println(second)
println(sum)
>
>

Во-первых, клас объявлен с какими-то параметрами. Как несложно догадаться по продолжению, это параметры конструктора, которые доступны всё время жизни объекта.
Во-вторых, в классе объявлено несколько методов — селекторов. Одно семейство для декартового представления и одно для полярного. Как видим оба они используют параметры конструктора.
В-третьих, в классе объявлен оператор сложения. Объявлен он как обычный метод, принимает также Complex и возвращает его же.
Ну и наконец, для этого класса переопределена, без сомнения, знакомая всем Java-программистам функция toString . Важно отметить что на переопределение методов в Scala всегда необходимо явно указывать при помощи ключевого слова override .

• Занимает неоправданно много для своей функциональности места на экране
• Не умеет сравнивать себя с себе подобными

class Complex(val real: Double, val image: Double) extends Ordered[Complex] def magnitude = Math .sqrt(real*real + image*image)
def angle = Math .atan2(image, real)
def + (that: Complex) = new Complex( this .real + that.real, this .image + that.image)
def compare(that: Complex): Int = this .magnitude compare that.magnitude
override def toString = real+ » + i*» +image+ » | » +magnitude+ «*e^(i*» +angle+ «))»
>

object Main def main(args:Array[ String ]) :Unit = val first = new Complex(1, 5)
val second = new Complex(2, 4)
if (first > second )
println( «First greater» )
if (first < second )
println( «Second greater» )
if (first == second )
println( «They’re equal» )
>
>

• У параметров конструктора появилось ключевое слово val и исчезли соответствующие селекторы. Да, всё вполне очевидно, это разрешение компилятору создать селекторы для них автоматически.
• Добавилось наследование от незнакомого нам класса (а точнее trait’а) Ordered. Да не простого, а параметризованного нашим классом. Как следует из названия, он должен помочь нам с упорядочиванием наших экземпляров.
• Появился метод compare, который сравнивает два комплексных числа посредством сравнения их модулей.
• В тестовом методе появились использования операторов >,

class User private [ this ] var _name: String = «»
def name = _name toUpperCase
def name_=(name: String ) = _name = if (name != null ) name else «»
>
>

• Во-первых, этот класс использует уже знакомое нам ключевое слово var в своём теле, да не просто а с диковинным модификатором private[this] . Значение этого ключевого слова в теле класса абсолютно аналогично таковому в внутри блока(и даже, скажу по секрету, в конструктор его тоже можно запихать) и делает из имени после него изменяемый аттрибут класса. Диковинный модификатор заявляет, что переменная должна быть доступна только данному объекту. Можно было написать, например, private[User] и она стала бы доступна другим, нам подобным, объектам, или указать имя пакета (что-то это мне напоминает).
• Далее объявлена функция возвращающая наше поле в верхнем регистре.
• И в заключение, странная функция name_= , получающая строку в виде параметра, проверяющая что она не null и записывающая её в наше поле.

val user = new User( «Scala. » )
println(user.name)
user.name = «M. Odersky»
println(user.name)

Внимание, вывод: метод с именем _= вызывается при использовании конструкции . = . Насколько я знаю в Scala это второй хак (первый — преобразование () в вызов метода apply ), как Гвидо завещал c неявным преобразованием использования оператора в вызов метода.

Pattern-matching

1. Создать функцию-конструктор с именем, совпадающим с класом.
2. Имплементировать в классе toString, equals, hashCode на основе аргументов конструктора.
3. Создать селекторы для всех аргументов конструктора.

case class KnownUser(val name: String ) extends User

case class AnonymousUser() extends User

object Test val users = List (KnownUser( «Mark» ), AnonymousUser(), KnownUser( «Phil» ))

def register(user: User): Unit = user match case KnownUser(name) => println( «User » + name + » registered» )
case AnonymousUser() => println( «Anonymous user can’t be registered» )
>

def main(args: Array[ String ]) =
users. foreach ( register )
>

Итак, общая картина кода: есть абстрактный класс пользователя, есть два его казуальных потомка: известный и анонимный пользователи. Мы хотим зарегистрировать некий список пользователей на (здесь включаем фантазию) встречу. Для чего и используем pattern-matching, который позволяет нам определить разное поведение метода для разных типов объектов и обеспечивает выборку данных из этих объектов.

1. Конструкторы других case-классов. Тут всё вполне рекурсивно, глубина вложенности шаблона ограничивается безумием программиста не ограничивается.
2. Переменные шаблона. Они становятся доступны в теле функции вычисления результата.
3. Символы _ обозначающие любое, неинтересующее нас значение.
4. Литералы языка. Например 1 или «Hello» .

Люди знакомые с базовыми принципами ООП конечно сразу заметят, что проблема эта вполне решается использованием виртуальных функций (более того предлагаемый подход является не лучшей практикой). Однако их использование несёт в себе две трудности: во-первых усложняет поддержку кода при большом числе таких функций (нам ведь захочется регистрировать пользователей и на события, и в группы, и в блоги и т.п., что для каждого случая создавать виртуальный метод?), во-вторых не решает проблемы с тем, что объекты одного типа могут принципиально иметь разную структуру и не иметь возможности предоставлять некоторые данные.

На вторую проблему хочется обратить особое внимание. Как выглядил бы приведённый выше код в Java? Один класс, если пользователь анонимный выставляем в имени null и проверяем каждый раз (эстеты вроде меня заводят методы типа isAnonymous , состоящие из сравнения поля с тем же null ). Проблемы налицо — неявно и небезопасно. Таких примеров великое множество, когда разные вариации структуры объектов объединяются в один класс, а неиспользуемые в конкретном случае забиваются null ‘ами, или того хуже придумывается значение по умолчанию. Scala позволяет явно описывать вариации структуры объектов, и предоставляет удобный механизм для работы с этими вариациями.

• У нас много функций. Да если у нас пара сотен операций, используемых по паре раз, зависящих от структуры и содержания объектов, система на основе case classes — pattern matching будет явно лучше поддерживаема.
• У нас мало классов. match из пары выриантов всегда хорошо читаем.
• У нас есть значительные вариации структуры объектов, которые однако надо хранить и обрабатывать единообразно.

Вывод типов

Думаю, вы уже заметили, что в коде я указывал типы только при объявлении классов и методов. В блоках кода я их практически всегда опускал. Дело в том, что если программист не указывает тип явно, Scala пытается определить его из контекста. Например при инициализации значения константы в определении def s = «Scala» компилятор определит тип константы как строку. Всё это также работает на обобщённых типах, например фрагмент выше val users = List(KnownUser(«Mark»), AnonymousUser(), KnownUser(«Phil»)) , создаёт константу типа List[User] , автоматически поднимаясь до подходящего уровня в иерархии наследования и используя его для параметризации типа-контейнера. На практике это означает, что можно значительно сэкономить на подобных объявлениях (для развлечения напишите делающий то же самое код на Java или C# 🙂 ).

Мда… К началу поста уже и скролить долго. Явно пора заканчивать. А сказать хотелось бы ещё про многое: про интереснейший механизм описания обобщённых классов, про неявные преобразования и то, что они на самом деле явные, ленивую инициализацию констант.

Мне и самому ещё только предстоит изучить модель многопоточности и своеобразный набор примитивов для её реаизации, разобраться с языковой поддержкой xml, поиграться с DSL-строением, посмотреть на их флагманский проект — Lift…

• Scala является весьма лаконичным и выразительным языком
• Она предоставляет мощный инструментарий для создания простых и красивых программ

UPD: поправил грамматику, спасибо всем оказавшим в этом помощь. Особенно ganqqwerty за массовые разборки с запятыми.

_________
All source code was highlighted with Source Code Highlighter .
Текст подготовлен в ХабраРедакторе

Источник: habr.com

Быстрый старт со Scala для начинающих и не очень

Scala – строгий статически типизированный JVM-based язык, успешно совмещающий парадигмы объектно-ориентированного и функционального программирования. В языке есть классы, функции высшего порядка, анонимные функции, обобщенное программирование. Использование Java-кода из Scala не вызывает трудностей, синтаксически языки очень близки. В этой статье мы разберем основные элементы языка, достаточные для того, чтобы начать на нем писать.

Настройка окружения

Scala — язык, работающий на JVM, поэтому для работы требует установленную JDK (минимальная версия 1.6). Ее можно взять отсюда. После установки JDK можно приступить к установке самой Scala. Скачать свежую версию можно на официальном сайте. Последняя версия на момент написания статьи — 2.11.6.

Для того, чтобы все корректно работало из командной строки, рекомендуется прописать переменные среды JAVA_HOME и SCALA_HOME , а также дополнить переменную PATH путями к выполняемым файлам. На Linux и MacOS это делается так:

export JAVA_HOME= export SCALA_HOME= export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin:$SCALA_HOME/bin

Для того, чтобы сохранить эти настройки, их надо прописать в ~/.bashrc или ~/.bash_profile .

На Windows команда немного другая:

set JAVA_HOME= set SCALA_HOME= set PATH=%PATH%;%JAVA_HOME%bin;%SCALA_HOME%bin

Прописать эти опции постоянно можно в настройках системы: Control Panel → Advanced System Settings → Environmental Variables.

После выполнения всех манипуляций можно проверить результат, запустив:

> java -version java version «1.8.0_31» Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_31-b13) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.31-b07, mixed mode) > scala -version Scala code runner version 2.11.6 — Copyright 2002-2013, LAMP/EPFL

SBT

Простые скрипты и маленькие программы можно, конечно, компилировать и запускать вручную с помощью команд scalac и scala . Однако, по мере того, как количество файлов будет расти, ручная компиляция будет становиться все более нудной. Вместо этого используют системы сборки. Для сборки кода на Scala можно использовать стандартные для Java (неофициально) maven, gradle или ant, но сообщество и сами разработчики рекомендуют sbt (simple build tool).

Примечание: если вы устанавливаете sbt, то можете пропустить отдельную установку scala, так как система сборки скачает ее автоматически

Описание процесса сборки находится либо в файле build.sbt в корне проекта, либо в файлах .scala в папке project там же. Само описание – это программа на Scala (которая, в свою очередь, может собираться с помощью sbt как отдельный проект, который… ну, вы поняли).

Синтаксис .sbt -файла напоминает синтаксис Scala с некоторыми дополнениями и ограничениями. Минимальный build.sbt выглядит примерно так (пустые строки обязательны):

name := «My Project» version := «0.1.0» scalaVersion := «2.11.6» libraryDependencies ++= Seq( «org.scalatest» %% «scalatest» % «1.6.1» % «test» )

Исходники помещаются в папку src/main/scala и src/test/scala по пути, соответствующем иерархии пакетов (как в Java). Чтобы собрать, протестировать и запустить проект, необходимо в любой поддиректории проекта выполнить следующие команды:

> sbt compile > sbt test > sbt run

или через интерактивную консоль:

> sbt sbt> compile sbt> test sbt> run

Последовательное выполнение команд выглядит немного необычно (обратите внимание на точку с запятой в начале — это особенность синтаксиса):

> sbt sbt> ; compile; test; run

REPL

Отличным помощником в разработке будет REPL (Read-Eval-Print-Loop), или по-другому, интерактивная консоль. Очень удобно проверять в ней небольшие функции, отлаживать код или просто посмотреть возможности языка. Для запуска REPL наберите sbt console в командной строке. Вы увидите примерно следующее:

> sbt console Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM warning: ignoring option MaxPermSize=256m; support was removed in 8.0 [info] Set current project to test (in build file:/C:/Users/foxmk/Desktop/test) [info] Starting scala interpreter. [info] Welcome to Scala version 2.10.4 (Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM, Java 1.8.0_25). Type in expressions to have them evaluated. Type :help for more information. scala>

Все! Можно писать команды на Scala и сразу же их выполнять:

scala> 1 + 1 res1: Int = 2 scala> def f(x: Int) = x * 2 f: (x: Int)Int scala> f(4) res2: Int = 8 scala> println(«Hello!») Hello! scala>

Для выхода из REPL можно нажать Ctrl+D. Все примеры на Scala далее можно протестировать в REPL, для вставки больших кусков кода можно воспользоваться командой :paste .

IDE

Использование IDE для разработки на Scala не обязательно, однако сильно упрощает процесс. Скала — язык со сложной семантикой, поэтому возможности IDE более ограничены, чем, скажем, при разработке на Java. Тем не менее даже простая подсветка несуществующих методов и автодополнение существующих может сильно облегчить жизнь. Самые популярные IDE для Scala — это IntelliJ IDEA и Eclipse. Для IDEA есть плагин от JetBrains, в случае с Eclipse есть ее вариант Scala IDE.

Переменные, значения и типы.

В Scala переменные и значения объявляются ключевым словом val или var . val — это неизменяемая переменная (значение), аналог final в Java. var — обычная переменная. Например:

> val x = «Some immutable string» > var y = «I CAN CHANGE THIS!» > y = «WHOA! I HAVE CHANGED THIS!» > x = «OOPS!» Error:(3, 4) reassignment to val x = «OOPS!»>;> ^

Аналогичный код на Java будет выглядеть так:

public final String x = «Some immutable string»; public String y = «I CAN CHANGE THIS!»; y = «WHOA! I HAVE CHANGED THIS!»; x = «OOPS!»; // Ошибка компиляции

Здесь мы видим сразу несколько приятных особенностей Scala:

1. точка с запятой не обязательна (работает автоматический вывод);
2. указания типа переменной необязательно (также работает автоматический вывод типов);
3. ключевое слово public подразумевается по умолчанию.

Типы переменных указываются после имени, через двоеточие. Также в Scala нет, как таковых, примитивных типов ( int , float , boolean и т.д.). Их заменяют соответствующие классы Int , Float , Boolean и т.д. Любая переменная — экземпляр какого-либо класса. Иерархия классов начинается с Any , все классы наследуются от него (аналог Object в Java).

val i: Int = 0 // Scala public int i = 0; // Java val flag: Boolean = true // Scala public boolean flag = true; // Java

Применение привычных операторов, при этом, на самом деле — вызов метода: a + b тождественно a.+(b) . Вариант записи без точки применим к любым методам (с некоторыми ограничениями).

Функции, анонимные функции, методы

Функция в Scala объявляется с помощью ключевого слова def . Пример объявления и применения функции:

def addOne(a: Int) = a + 1 addOne(1) // res0: Int = 2

Аналогичный код на Java:

public int addOne(int a)

Как видно на примере, необязательны не только точка с запятой и указание типа, но и фигурные скобки вокруг единственного выражения и слово return . Более того, его использование считается плохой практикой. Из функции возвращается значение последней выполненной команды.

На самом деле, функция — это тоже объект. Каждая функция в Scala — это экземпляр класса Function , у которого есть метод apply . Поэтому мы вполне можем записать так (знак подчеркивания ставится на место аргумента функции):

val functionValue = addOne _ functionValue.apply(1) // res1: Int = 2

Вызов метода apply подразумевается по умолчанию, поэтому использование функций внешне выглядит как в Java:

functionValue(1) // res2: Int = 2

Все четыре вызова функции идентичны. Представление функций в виде объектов позволяет оперировать с ними, как с остальными объектами: передавать в качестве аргументов, возвращать из других функций, расширять дополнительными методами и т.д., что позволяет Scala полноценно поддерживать парадигму функционального программирования.

Конечно, присутствуют анонимные функции (лямбда-функции). Они объявляются так:

val f = (x: Int) => x + 1 f(1) // res3: Int = 2

Здесь мы объявляем анонимную функцию, которая принимает один целочисленный аргумент и присвоил ее переменной f , после чего применяем f как обычную функцию.

Классы и объекты

Если вы программировали на Java, многие вещи, касающиеся объектно-ориентированного программирования будут вам знакомы. Класс объявляется ключевым словом class , новый экземпляр — через new . Методы класса — это функции, объявленные в его теле. Поля класса указываются сразу после имени, как список аргументов.

При этом, по умолчанию они объявляются как private val . То есть, если мы не укажем никаких модификаторов, указанное поле будет доступно только внутри класса и будет неизменяемым. Класс можно сделать абстрактным, добавив abstract перед объявлением. Основное отличие от Java здесь заключается в отсутствии конструктора. Код, который должен выполняться при создании объекта, пишется прямо в теле класса. Как при этом реализовать несколько конструкторов с различным числом аргументов, мы рассмотрим позже. Пример использования класса:

И аналогичный код на Java:

class Foo < private int x_; Foo(int x) < _x = x; >public int bar(int y) < return x + y; >> Foo foo = new Foo(1) int result = foo.bar(1) // result теперь равен 2

Как видим, public указывать не обязательно, аргументы конструктора доступны во всем классе, локальное приватное поле создавать также не обязательно.

Кроме того, в Scala мы можем объявить сразу объект, без создания класса, с помощью ключевого слова object . Таким образом реализуется паттерн «Одиночка» (Singleton).

object Singleton(field: String) < def squareMe(x: Int) = x*x >Singleton.squareMe(2) // res5: Int = 4

Аналог на Java будет куда более многословен.

public class Singleton < private static Singleton instance = null; protected Singleton() < // Exists only to defeat instantiation. >public static Singleton getInstance() < if(instance == null) < instance = new Singleton(); >return instance; > public int squareMe(int x) < return x*x; >> int a = Singleton.getInstance().squareMe(2) // a теперь равен 4

В этом примере мы пометили конструктор как protected , чтобы исключить возможность его вызова извне, обращение к объекту будет осуществляться через метод getInstance() , который при первом своем вызове инициализирует экземпляр класс, а при последующих возвращает уже созданный экземпляр. Кроме того, вполне допустимо существование объекта и класса с одним и тем же именем, при этом они делят область видимости. Поэтому необходимость в директиве static отпадает — методы, объявленные не в классе, а в объекте ведут себя как статические. Такой объект называется в терминологии Scala «companion object» («объект-компаньон»).

Вернемся к конструкторам. Вспомним, что при применении любого объекта к некоторым аргументам по умолчанию вызывается метод apply . Этим мы и воспользуемся и напишем класс с несколькими конструкторами, статическими методами, изменяемыми и неизменяемыми полями в идиоматичном для Scala стиле и продублируем этот же код на Java.

HTTP Archive подвёл итоги веба за 2020 год

object MyUselessClass < def staticMethod(x: Int) = x + 5 def apply(immutableField: Int): MyUselessClass = new MyUselessClass(immutableField, 2) def apply(immutableField: Int, mutableField: Int): MyUselessClass = new MyUselessClass(immutableField, mutableField) def apply(immutableField: Int, mutableField: Int, privateField: Int): MyUselessClass = new MyUselessClass(immutableField, mutableField, privateField) >class MyUselessClass(val immutableField: Int, var mutableField: Int, privateField: Int = 8 /*значние по умолчанию*/) < def instanceMethod() = < val sumOfFields = immutableField + mutableField + privateField MyUselessClass.staticMethod(sumOfFields) >> // Первый конструктор, обратите внимание на отсутствие ‘new’, // так как это на самом деле вызов метода ‘apply’ val myUselessObject = MyUselessClass(1) // аналогично предыдущему варианту val myAnotherUselessObject = MyUselessClass.apply(1) // Третий конструктор val myThirdUselessObject = MyUselessClass(1, 2, 3) // Вызов метода myUselessObject.instanceMethod() // res6: Int = 16 // Поля доступны также, как методы myUselessObject.mutableField // res7: Int = 2 myUselessObject.immutableField // res8: Int = 1 myUselessObject.mutableField = 9 myUselessObject.mutableField // res9: Int = 9 // Вызов статического метода MyUselessClass.staticMethod(3) // res10: Int = 8
public class MyUselessClass < private int immutableField_; private int mutableField_; private int privateField_ = 8; MyUselessClass(int immutableField) < immutableField_ = immutableField; mutableField_ = 2; >MyUselessClass(int immutableField, int mutableField) < immutableField_ = immutableField; mutableField_ = mutableField; >MyUselessClass(int immutableField, int immutableField, int privateField) < immutableField_ = immutableField; mutableField_ = mutableField; privateField_ = privateField; >int getImmutableField() < return immutableField; >int getMutableField() < return mutableField; >void setMutableField(int newValue) < mutableField = newValue; >public static int staticMethod(int x) < return x + 5; >public int instanceMethod() < int sumOfFields = immutableField + mutableField + privateField; return staticMethod(sumOfFields); >> // Первый конструктор MyUselessClass myUselessObject = new MyUselessClass(1) // Третий конструктор MyUselessClass myAnotherUselessObject = new MyUselessClass(1, 2, 3) // Вызов метода myUselessObject.instanceMethod() // вернет 16 // Поля доступны также, как методы myUselessObject.getMutableField // вернет 2 myUselessObject.getImmutableField // вернет 1 myUselessObject.setMutableField(9) myUselessObject.getMmutableField // вернет 9 // Вызов статического метода MyUselessClass.staticMethod(3) // вернет 8

Интерфейсы и трейты

Аналогом Java-интерфейса в Scala является трейт (trait). Как ни удивительно, объявляется он с помощью ключевого слова trait . Как и интерфейсы Java, трейты содержат только объявления методов и допускают множественное наследование. В отличие от интерфейса, в трейте можно описывать поля класса и частично реализовывать методы. Наследование как трейтов, так и абстрактных классов осуществляется с помощью extend (первый родитель) и with (последующие родители). Пример использования:

trait FirstTrait < def foo(x: Int) >trait SecondTrait < def bar(y: Int) = y + 5 >class ComplexClass extends FirstTrait with SecondTrait

Ключевое слово override необязательно, но его использование является хорошей практикой.

Другие особенности и отличия от Java

Как и в Java, в Scala классы, трейты и функции можно параметризовать. Параметры типов пишутся в квадратных скобках после имени класса или функции. Так определяется интерфейс Foo , который принимает некоторый тип A и содержит метод bar ? который принимает значение типа A и некоторого типа B и возвращает объект типа C . Конкретные типы A , B и C будут определены в реализации интерфейса.

trait Foo[A] < def bar[B, C](a: A, b: B): C // метод, который принимает аргументы типа A и B и возвращает тип C >

Конструкция if / else всегда возвращает значение выражения, которое стоит последним ввыполняемом блоке. Скобки вокруг условия обязательны, скобки вокруг тела, в котором только одна инструкция, можно опустить.

val a = if (true == false) < // true-branch >else < // false-branch >

Блок try / catch / finally выглядит в Scala так:

try < // some code >catch < case e: SomeException =>. case e: SomeOtherException => . > finally < // some code >

Циклы while ничем не отличаются от варианта в Java:

var i = 1000 while (i > 0)

А циклы for — наоборот, совсем не похожи (о них мы подробнее поговорим в следующей статье):

val numbers = 1 to 1000 for (number

Также вы, возможно, могли заметить литерал . . Он имеет тип Nothing который является подкласс любого класса. При вызове . кидает исключение NotImplemented . Это примерно аналог undefined в Python. . можно ставить в качестве заглушки вместо тела функции, к написанию которого вы планируете вернуться позже.

Заключение

Итак, мы установили и настроили среду разработки для Scala, посмотрели основные элементы языка, сходства с Java и отличия от нее. Этого вполне должно хватить для того, чтобы начать писать простой и рабочий код. В следующей статье мы подробнее рассмотрим элементы функционального программирования, case-классы, pattern-matching и другие высокоуровневые особенности языка.

Дополнительные материалы и ссылки

Следите за новыми постами по любимым темам
Подпишитесь на интересующие вас теги, чтобы следить за новыми постами и быть в курсе событий.
Поделиться
Реклама на Tproger: найдем для вас разработчиков нужного стека и уровня.
Курс «Основы программирования на Python»

Старт 3 июля, 2 месяца, онлайн, от 6664 до 19 990 ₽ в месяц
Курс «SQL-Injection Master»
Старт 10 июля, 3 месяца, онлайн, от 11 997 до 35 990 ₽ в месяц

Что думаете?

Комментирую от имени компании
Показать все комментарии
Фотография
Обсуждают сейчас
У вас отличный опыт.

Карьерный путь: из 1C специалиста в Тимлида разработки на Python
5 часов назад

Источник: tproger.ru